词条 | 压力水管 |
释义 | § 压力水管 § 正文 从水库、前池或调压室将发电用水直接引入水轮机,或者在抽水蓄能电站由水泵向高处输水,承受较高内水压力的管道。当水轮机或水泵的流量发生急剧变化,压力水管内出现水击现象时,压力水管在承受较大内水压力的同时,还须承受水击压力。 压力水管 分类 压力水管按布置方式,可分为开敞式水管、埋藏式水管和回填式水管三类。开敞式水管又称明管,通常布置在地面或建筑物的支座上(见彩图),或者布置在地表以下的坑道、隧洞、廊道内,并留有一定的通道,以便检修。埋藏式水管包括坝内埋藏管(埋藏在混凝土坝体内的压力水管)和地下埋藏管(开凿在岩石内的压力水管),均不另建专门的支承结构,水管周围的混凝土或坚硬岩石能承受部分内水压力,可减薄管壁厚度。此外还有布置在混凝土坝下游坝面以外,外面包有混凝土,常称为坝后背管或外包混凝土管。回填式水管可布置在沟槽内,或者直接敷设在回填土上,然后回填土,也不需要专门的支承结构。 压力水管按所用材料的种类又可分为木管、钢筋混凝土管、钢管等。 ①木管:由横断面有一定曲率的木板条拼成圆管,外加钢箍构成,常用于盛产木材山区的小型水电站。 ②钢筋混凝土管:包括普通钢筋混凝土管、预应力和自应力钢筋混凝土管、钢丝网水泥和预应力钢丝网水泥管等。普通钢筋混凝土管一般用于水头不高,直径较大,且有一定外压情况下的中小型水电站。其他钢筋混凝土管一般适用于较高水头的小型水电站。 ③钢管:由于钢材具有强度高,防渗性能好等优点,目前大中型水电站的压力水管大都采用钢管,通常称为压力钢管。 压力钢管 随着水电站的引水系统形式的不同,压力钢管有各种布置方式,但其基本构造及对材料的要求等方面是相同的。 压力钢管主要包括管身、刚性环、伸缩节、通气孔、进人孔和排水孔等。对于开敞式钢管还有支承环、支墩和镇墩(图1)。 压力水管 压力钢管管身构造形式有无缝钢管、焊接和铆接钢管、箍管三种。20世纪以前,水电站的压力钢管比较广泛地使用铆接钢管。到20世纪,随着焊接技术的发展,逐渐改用焊接钢管,现已不再采用铆接钢管。箍管是在光滑的无缝钢管或焊接钢管上套以钢箍而成,都用于高水头的明管,还有用多层管壳的水管,可承受更高的内水压力。 为了保持某些焊接钢管在外压作用下的管壁稳定,并保证管节在运输和安装时的刚度,常在钢壳外部设置刚性环(又称为加劲环)。 为了清除因温度作用和地基变形而引起钢管结构内产生的附加应力,在压力钢管的直线段上常设置伸缩节。根据其功用可分为两类:温度伸缩节,只允许钢管作轴向伸缩和发生微小的角变位;温度沉陷伸缩节,除允许钢管沿轴向自由变形外,还允许钢管发生较大的相对转角。 开敞式钢管一般敷设在一系列的支墩上,钢管在支墩处要设支承环,支墩要承受水重和管身自重在垂直管轴方向的分力,并允许钢管在轴向能自由移动,在开敞式钢管的转弯处还需设置镇墩以固定钢管,并承受因管轴方向变位而产生的轴向力。 压力钢管所使用的钢材,根据钢管类型和适用的水头,一般采用经过镇静熔炼的热轧平炉低碳钢或低合金钢,随着高水头水电站的建设,屈服点为500、600MPa级,甚至700MPa级的高强度钢材也已被广泛使用。 随着高水头和大型水电站的发展,出现了大直径压力钢管,其计算水头(包括水击压力在内的内水压力)也不断提高。中国已建和在建水电站的各种类型压力钢管最大参数如表1。 在世界上已建成了许多各种类型的大型压力水管。如美国胡佛水电站的地下埋藏式钢管,直径9.14m;委内瑞拉古里水电站第二厂房的坝内埋藏式钢管,直径11.4m;美国大古力水电站第三厂房坝后背管,直径12.2m等。 分岔管 当采用一条压力管道向一台以上的水轮发电机组供水时,为了分配流量,在压力水管的末端需设置分岔管。由于在压力钢管末端采用较多,故又称为钢岔管。 压力水管 根据分岔管连接形状和加固方式可分为五类。①贴边岔管(图2a):在分岔管相贯线的两侧用补强板加固,一般用于水头不大,流量较小的地下埋藏式钢管。②三梁岔管(图2b):由三根首尾相接的曲梁作为加固结构,是一种应用较普遍的分岔管形式,适用于水头较高,流量不大的开敞式钢管。③内加强月牙肋岔管(图2c):它是由三梁岔管发展而来的一种较新的分岔管。加强用的月牙肋完全被嵌入管体,以改善其应力状态,并减小外型尺寸,是大型地下埋藏式钢管分岔管的发展方向。④球型岔管(图2d):由球壳、主管和支管、补强环等组成,常用于高水头水电站,是世界各国采用较多的一种分岔管。⑤无梁岔管(图2e):它是在球形分岔管基础上发展而来的,由三个渐变的锥管作为球壳与主、支管的连接段,同时作为补强环。无梁岔管是一个比较复杂的空间壳体结构,目前应用不多。 中国在20世纪50年代建造的分岔管,由于水电站的水头不高,一般都采用贴边岔管;60年代起,由于高水头水电站的建造,比较多地采用三梁岔管,70年代后,因为压力钢管的设计水头和直径继续加大,大直径、高内压的三梁岔管,制造安装更为困难,遂逐渐采用内加强月牙肋岔管,个别工程采用了球形岔管和无梁岔管。至1987年,中国已建水电站的最大的分岔管如表2。 在其他国家也已建成了许多大型的分岔管(见彩图),如日本第二沼泽水电站的三梁岔管,主管直径6.0m,支管直径4.0m;美国卡斯巴克水电站的内加强月牙肋岔管的主管直径 9.14m,支管直径7.10m;日本奥吉野水电站的球形岔管,主管直径4.3m,支管直径2.7m等。 压力水管 压力水管 参考书目 王树人、董毓新主编:《水电站建筑物》,清华大学出版社,北京,1984。 § 配图 § 相关连接 |
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